Различие в связывании ионов с фосфатами и основаниями определяет также влияние ионов на стабильность структуры молекул ДНК. Это проявляется в зависимости перехода спираль-клубок этих молекул от концентрации ионов в растворе. Присоединение ионов к фосфатным группам повышает стабильность ДНК, в то время как связывание с основаниями снижает температуру перехода спираль-клубок. В некоторых случаях уже при комнатной температуре двойная спираль ДНК распадается с переходом в клубкообразное состояние. Некоторые ионы металлов, таких как медь, кадмий, ртуть, даже при малых концентрациях приводят к локальным повреждениям ДНК: распаду двойной спирали, изменению ее формы и переходу к так называемому хугстиновскому спариванию с поворотом оснований на 180 градусов. Этот факт можно увязать с противораковым эффектом солей ртути и кадмия. В некоторых случаях ионы металлов активируют неэнзиматический разрыв химических связей в цепи нуклеиновых кислот, что приводит к одно- и двунитевым разрывам цепей ДНК и проявляется в появлении хромосомных аберраций, мутаций и других нарушений структуры и функции генетического аппарата. Добавка солей меди в пищу животных резко усиливала эффекты деградации ДНК, что свидетельствовало о синергизме действия радиации и некоторых металлов. В отличие от меди, ионы цинка не увеличивали количества низкомолекулярной фракции ДНК, а в некоторых случаях приводили даже к ее уменьшению, активируя, по-видимому, процессы репарации, т. е. «залечивания» разрывов цепей ДНК. Особый интерес вызывает группа т. н. молекул-интеркаляторов. Они широко представлены в виде акридиновых красителей, в онкологии антрациклиновыми антибиотиками (дауномицин, адриамицин, карминомицин), синтезированными в последние годы феназиновыми красителями, антибиотиком актиномицином и его производными, а также красителем этидием бромистым, известным противомалярийным средством акрихином. Встраиваясь между парами оснований ДНК, эти молекулы раздвигают их, как клин, и деформируют двойную спираль ДНК. В частности, происходит раскручивание двойной спирали ДНК, изменение ее гибкости, удлинение молекулы, повышение температуры перехода спираль-клубок и изменение других свойств полимера. Кроме интеркалирования эти молекулы способны и к внешнему присоединению к ДНК с образованием стопочных структур, стабилизируемых гидрофобным взаимодействием. Для обоих типов связывания решающую роль играет также кулоновское взаимодействие зарядов на молекулах-интеркаляторах (большинство из них находятся в катионной форме) с полианионом — ДНК. Характерной особенностью комплексообразования интеркаляторов с ДНК является сильная кооперативность. Причем может наблюдаться как отрицательная кооперативность с уменьшением константы ассоциации, так и положительная с ростом энергии связи и, следовательно, константы связывания. Первая обусловлена увеличением жесткости двойной цепи ДНК при увеличении числа интеркалированных молекул, а вторая — дополнительным взаимодействием молекул при внешнем их присоединении. Интересные особенности наблюдаются при изучении оптических свойств интеркаляторов. Большинство этих молекул с сопряженными связями в кольце являются хорошими люминофорами. При связывании с ДНК существенно изменяется спектр люминесценции. Интенсивность свечения может возрастать или убывать в зависимости от состава ДНК и структуры комплекса. В связи с этим такие соединения можно использовать для флуоресцентного окрашивания препаратов ДНК и изучения ДНК in vivo, т. е. в составе ядра клетки, в хромосомах и препаратах из различных органов и тканей. Биологическая и терапевтическая активность этих веществ определяется изменениями в структуре ДНК, происходящими при связывании. Лечебный эффект препаратов, применяемых в ДСТ-терапии, основан на том же принципе интеркалирования. Только вместо комплексообразования интеркаляторов с ДНК мы осуществляем связывание с молекулами белка. В таком случае происходит разворот олиго- и полипептидов в нужную сторону, и фолдинг белков направляется в нужное русло. Эти факты лишний раз подтверждают вывод, что рак — это, прежде всего, структурные нарушения Живого вещества. Неживая и живая материя связаны некими полевыми структурами и несводимыми законами сохранения. Доказательство их существования только вопрос времени.
